Nöronun Temel Yapısı

Açılış

Dört doku grubunun sonuncusuna geliyoruz. Ve soru bir kez daha değişiyor.

Epitel ayırıyordu. Bağ dokusu destekliyordu. Kas kuvvet üretiyordu. Sinir dokusu ise bambaşka bir şey taşıyor:

Bilgi. Ve bilginin dört koşulu var: uzağa gidecek, hızlı gidecek, bozulmadan gidecek, ve tek yönde akacak. Nöronun bütün tuhaf biçimi bu dört koşuldan çıkıyor — hiçbiri süs değil.

Bu ders K1 katmanında ve bölümün çerçevesini kuruyor.

Bu derste ne olacak

Önce dört koşulu ayıracağız. Sonra uzunluk sorununu ele alacağız — ve nöronun kastan neden bambaşka bir çözüm kullandığını göreceğiz. Ardından yön sorununu kuracağız; tanıdık bir kavram yeni bir alanda karşımıza çıkacak. Sonra glia hücrelerinin neden var olduğunu türeteceğiz. Son olarak kursun en uzun zincirinin ucuna varacağız.

Sıfır noktası

Ve bölümün haritası: nöronu ve uzantılarını bu derste ve Ders 03-55'te, gliaları Ders 03-56 ve 03-57'de, hızı ve yalıtımı Ders 03-58'de, hepsinin bir arada nasıl paketlendiğini Ders 03-59'da ele alacağız.

Mekanizma

Bilgi taşımanın dört koşulu

Bir bilgi taşıma sisteminden ne istenir?

Koşul 1 — Uzağa gitmeli. Bedenin bir ucundaki bilgi, diğer ucuna ulaşabilmeli.

Koşul 2 — Hızlı gitmeli. Geç kalan bir bilgi işe yaramaz.

Koşul 3 — Bozulmadan gitmeli. Yolda zayıflarsa ya da komşu hatta karışırsa, ulaşan şey bilgi değil gürültü olur.

Koşul 4 — Tek yönde akmalı. İki yönde birden akan bir hat, hangi bilginin nereden geldiğini ayırt edemez.

Dört koşul, ve her biri bir yapı gerektiriyor. Bu bölümün tamamı bu dördünün karşılıkları.

Uzunluk sorunu — ve kastan farklı çözüm

Birinci koşulla başlayalım: bilgi uzağa gitmeli.

Bir hücre nasıl uzağa ulaşır? Uzayarak. Yani nöronun bir uzantısı çok uzun olmak zorunda.

Ve bu tanıdık bir sorun. Ders 03-48'de iskelet kası lifi de dev olmak zorundaydı, ve üç sorunla karşılaşmıştı — bunların ilki tek çekirdek yetmez idi.

Kas ne yapmıştı? Birleşmişti. Çok sayıda hücre kaynaşıp her biri kendi çekirdeğini getirmişti.

Şimdi sor: nöron da birleşebilir mi?

Hayır. Ve sebebi mekanik değil, işlevsel.

İki nöron birleşseydi tek bir hücre olurlardı. Tek bir hücre ise tek bir bilgi taşır. Yani birleşme, taşınan bilgi sayısını azaltırdı.

Öyleyse:

KAS BİRLEŞEREK DEV OLDU; NÖRON BİRLEŞEMEZ, ÇÜNKÜ BİRLEŞİRSE İKİ AYRI BİLGİ TEK BİLGİ OLUR.

Bu, kursta yeni bir türetme biçimi: kısıt malzemeden değil, işin kendisinden geliyor.

Peki nöron sorunu nasıl çözüyor? Tek çekirdekle, çok uzun bir uzantıyı nasıl besliyor?

Bir taşıma sistemiyle. Hücre gövdesinde üretilen malzeme, uzantı boyunca aktif olarak taşınıyor — yayılıma bırakılmıyor.

Ve bu, kursta yedi kez kurduğumuz kısıtın bir kez daha aşılması. Ders 03-42'de kemik, yayılım yetmediği için matriksin içine kanal kurmuştu. Burada nöron, yayılım yetmediği için uzantının içine taşıma hattı kuruyor.

YAYILIM YETMİYORSA, YA YOL AÇILIR YA TAŞIYICI KONULUR.

Bir sonuç daha: hücre gövdesi, bu kadar uzun bir uzantıyı beslediği için çok yoğun üretim yapmak zorunda. Yani bol granüllü endoplazmik retikulum taşıyor — ve Ders 03-05'in kuralıyla, gövdenin sitoplazması belirgin morumsu boyanıyor. Kesitte nöron gövdesini ele veren işaretlerden biri bu.

Yön sorunu: polarite yeniden

Dördüncü koşula geçelim: bilgi tek yönde akmalı.

Bunun için hücrenin iki ucunun farklı olması gerekiyor: biri alan, diğeri veren.

Ve bu kavramı zaten tanıyoruz. Ders 03-08 ve 03-16'da epitel için kurmuştuk:

Polarite, hücrenin iki ucunun yapı ve işlev bakımından farklı olması.

Orada polarite madde akışına yön veriyordu. Burada aynı ilke bilgi akışına yön veriyor.

EPİTELDE POLARİTE MADDE AKIŞINA YÖN VERİYORDU; NÖRONDA BİLGİ AKIŞINA YÖN VERİYOR.

Aynı yapısal fikir, bambaşka bir alanda.

Şimdi geometriye bakalım, çünkü şaşırtıcı bir şey söylüyor.

Alan uçlar: çok sayıda ve dallanmış. Nöronun bir tarafında çok sayıda kısa, dallı uzantı var.

Veren uç: tek ve uzun. Diğer tarafında yalnız bir tane, ama çok uzun bir uzantı.

Neden böyle? Neden çok giriş ve tek çıkış?

Çünkü bu hücre yalnız iletmiyor — birleştiriyor. Birçok kaynaktan gelen bilgiyi topluyor ve tek bir sonuç üretiyor.

Öyleyse:

ÇOK GİRİŞ, TEK ÇIKIŞ — BU GEOMETRİ, HÜCRENİN BİR KARAR VERDİĞİNİ SÖYLER.

Yalnız taşıyan bir hücre olsaydı bir giriş bir çıkış yeterdi. Dallanmış girişler, toplama işinin görünür hâli.

Yani nöronun biçimi bir süs değil — yaptığı işlemin şeması.

Glia neden var

Şimdi bölümün en önemli çerçevesini kuruyoruz.

Glia hücreleri genellikle "destek hücreleri" diye tanıtılır — sanki nöron asıl iş, glia yardımcı. Bu çerçeve yanıltıcı.

Şöyle düşünelim: nöron ne kadar uzmanlaşmış?

• Hacminin büyük bölümü uzantı — yani hat.
• Uzantının ucu, gövdesinden çok uzakta.
• Bütün donanımı bilgi taşımaya ayrılmış.

Şimdi sor: bu hücre kendi çevresinin bakımını yapabilir mi? Çevresindeki sıvının bileşimini ayarlayabilir, artıkları temizleyebilir, uzantısını yalıtabilir mi?

Hayır. Bunları yapmaya kalksa, asıl işine ayıracağı donanımdan çalması gerekirdi.

Öyleyse:

BİR HÜCRE TEK BİR İŞE BU KADAR UZMANLAŞIRSA, GERİ KALAN İŞLERİ BAŞKASI YAPMAK ZORUNDA.

Glia, nöronun yardımcısı değil — uzmanlaşmasının zorunlu sonucu.

Ve bu, kursta defalarca gördüğümüz ilkenin bir örneği daha (Ders 03-12, 03-23): bir hücre iki işi birden yapamıyorsa, doku iki hücre tipi kullanır.

Burada ayrılan işler şunlar: yalıtım, ortam bakımı, temizlik, destek ve beslenmeye aracılık. Hangi glia hangisini yapıyor — Ders 03-56 ve 03-57'de bunları listelemeyeceğiz, işlerden türeteceğiz.

Bir de sayı: gliaların sayısı nöronlarınkiyle karşılaştırılabilir düzeyde, hatta bazı bölgelerde daha fazla. Yani bunlar bir kenarda duran yardımcılar değil, dokunun gövdesinin önemli bir parçası.

Kursun en uzun zincirinin ucu

Kapanışta bir zinciri tamamlıyoruz.

Ders 02-40'ta bir kural kurmuştuk: çok özelleşmiş hücre bölünemez. Ve o zamandan beri bu kuralı basamak basamak izledik:

• Bağ dokusu: fibrosit yeniden fibroblasta dönebiliyor — en esnek (Ders 03-29).
• Düz kas: bölünebiliyor — en az özelleşmiş kas (Ders 03-51).
• İskelet kası: lifin kendisi bölünemiyor; onarım ayrı bir yedek topluluğa dayanıyor.
• Kalp kası: bölünme kapasitesi çok sınırlı (Ders 03-50).
• Nöron: en uç nokta.

Nöron son derece özelleşmiş bir hücre. Ve kural gereği, olgun nöronların bölünme kapasitesi yok denecek kadar azdır; kaybedilen nöronlar genel olarak yerine konmaz.

Öyleyse:

02-40'IN ZİNCİRİ BURADA UCUNA VARIYOR: EN ÇOK UZMANLAŞAN HÜCRE, EN AZ YENİLENEN HÜCREDİR.

Ve bir dürüstlük notu (Ders 00-22): bedenin belirli bölgelerinde yeni nöron oluşumuna dair bulgular var ve bu, uzun süredir tartışılan bir konu. Kapsamı ve önemi kesinleşmiş değil. Bu akademide böyle konular kesinmiş gibi anlatılmaz — ama "hiç olmaz" demek de kesinlik iddiası olurdu. Doğru cümle şu: genel kural yenilenmeme yönünde, ve istisnalar araştırılan bir alan.

Kendin dene

Toparlayalım

• Dördüncü ve son doku grubu bilgi taşıyor; dört koşulu var: uzağa, hızlı, bozulmadan, tek yönde.
• Uzağa ulaşmak için hücre uzamak zorunda — kastaki gibi bir dev hücre sorunu (Ders 03-48).
• Ama kas BİRLEŞEREK çözmüştü. Nöron birleşemez.
• KAS BİRLEŞEREK DEV OLDU; NÖRON BİRLEŞEMEZ, ÇÜNKÜ BİRLEŞİRSE İKİ AYRI BİLGİ TEK BİLGİ OLUR.
• Kısıt mekanikten değil, İŞİN KENDİSİNDEN geliyor.
• Çözüm bir taşıma sistemi: malzeme uzantı boyunca aktif olarak taşınıyor, yayılıma bırakılmıyor.
• YAYILIM YETMİYORSA, YA YOL AÇILIR YA TAŞIYICI KONULUR (karşılaştır: Ders 03-42).
• Hücre gövdesi yoğun üretim yapar; sitoplazması belirgin morumsu boyanır (Ders 03-05).
• Tek yönlü akış için hücrenin iki ucu farklı olmalı — yani POLARİTE.
• EPİTELDE POLARİTE MADDE AKIŞINA YÖN VERİYORDU; NÖRONDA BİLGİ AKIŞINA YÖN VERİYOR.
• Girişler çok sayıda ve dallı, çıkış tek ve uzun.
• ÇOK GİRİŞ, TEK ÇIKIŞ — BU GEOMETRİ, HÜCRENİN BİR KARAR VERDİĞİNİ SÖYLER.
• Nöronun biçimi bir süs değil, yaptığı işlemin ŞEMASI.
• Nöron bir kablo değildir: taşıyor VE birleştiriyor; bir kablonun iki ucu benzer olurdu.
• Glia "yardımcı" değil: BİR HÜCRE TEK BİR İŞE BU KADAR UZMANLAŞIRSA, GERİ KALAN İŞLERİ BAŞKASI YAPMAK ZORUNDA.
• Ayrılan işler: yalıtım, ortam bakımı, temizlik, destek ve beslenmeye aracılık.
• Glia sayısı nöronlarınkiyle karşılaştırılabilir düzeydedir; kenarda duran yardımcılar değil.
• 02-40'IN ZİNCİRİ BURADA UCUNA VARIYOR: EN ÇOK UZMANLAŞAN HÜCRE, EN AZ YENİLENEN HÜCREDİR.
• Basamaklar: fibrosit (en esnek) → düz kas → iskelet kası → kalp kası → nöron (en uç).
• Belirli bölgelerde yeni nöron oluşumu tartışılan bir konudur; genel kural yenilenmeme yönünde, istisnalar araştırılıyor (Ders 00-22).

Bir sonraki derste iki uzantıyı ayrıntısıyla ele alıyoruz ve asıl soruyu soruyoruz: iki nöron birleşemiyorsa, bilgi aralarındaki boşluğu nasıl geçiyor? Akson, dendrit ve sinaps.